JP2023183641A - Ｘ線撮影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】撮影室内で動き回る術者をＸ線から防護することが可能なＸ線撮影装置を提供する。【解決手段】被検者にＸ線を照射するＸ線源と、前記被検者の投影データを取得する検出部と、前記投影データを用いて前記被検者のＸ線画像を生成する画像生成部とを備えるＸ線撮影装置であって、撮影室内の術者の位置を算出する位置算出部と、前記術者の位置に基づいて、前記Ｘ線源と前記術者との間にＸ線を遮蔽する防護板を移動させる制御部をさらに備えることを特徴とする。【選択図】図４

Description

本発明は、Ｘ線ＣＴ（Computed Tomography）装置のようなＸ線撮影装置に係り、特にＸ線から術者を防護する技術に関する。

Ｘ線ＣＴ装置のようなＸ線撮影装置は、被検者にＸ線を照射して投影データを取得し、投影データを用いて被検者のＸ線画像を生成する装置である。生成されたＸ線画像は医用画像として被検者の画像診断に用いられたり、穿刺などの処置が被検者に施されるときに用いられたりする。Ｘ線画像を用いて処置が施される場合、撮影室内で処置を施す術者はＸ線撮影装置からのＸ線に曝される。

特許文献１には、撮影室内で被検者に処置を施す術者をＸ線から防護するために、Ｘ線ＣＴ装置のトンネル開口の前方に配置される鉛アクリルガラス製の平板に、人間の腕が通る大きさを有して開閉する凹部を設けた放射線防護装置が開示されている。術者は開放された凹部に腕を通して、被検者に処置を施す。

特表2014-504176号公報

しかしながら特許文献１では、撮影室内で動き回る術者をＸ線から防護することに対する配慮がなされていない。術者は、Ｘ線ＣＴ装置のトンネル開口の前方にて処置を施すだけでなく、処置の準備等のために撮影室内を動き回り、その過程でＸ線撮影装置からのX線に曝されるおそれがある。

そこで本発明の目的は、撮影室内で動き回る術者をＸ線から防護することが可能なＸ線撮影装置を提供することである。

上記目的を達成するために本発明は、被検者にＸ線を照射するＸ線源と、前記被検者の投影データを取得する検出部と、前記投影データを用いて前記被検者のＸ線画像を生成する画像生成部とを備えるＸ線撮影装置であって、撮影室内の術者の位置を算出する位置算出部と、前記術者の位置に基づいて、前記Ｘ線源と前記術者との間にＸ線を遮蔽する防護板を移動させる制御部をさらに備えることを特徴とする。

本発明によれば、撮影室内で動き回る術者をＸ線から防護することが可能なＸ線撮影装置を提供することができる。

Ｘ線ＣＴ装置の全体構成図 スキャナと操作ユニットについて説明する図 防護装置の構成の一例を示す図 防護装置の操作部の一例を示す図 実施例１の機能ブロック図 実施例１の処理の流れの一例を示す図 表示部に表示される画面の一例を示す図 詳細設定部の一例を示す図 環境設定部の一例について説明する図 複数の防護装置を備えるＸ線ＣＴ装置の一例について説明する図

以下、添付図面に従って本発明に係るＸ線撮影装置の実施例について説明する。なお、以下の説明及び添付図面において、同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略することにする。

図１を用いて、Ｘ線撮影装置の一例であるＸ線ＣＴ装置１００の全体構成を説明する。Ｘ線ＣＴ装置１００は、スキャナ２００、操作ユニット２５０、カメラ１０１、防護装置１０２を備える。

図２を用いて、スキャナ２００と操作ユニット２５０を説明する。なお、図２において、横方向をＸ軸、縦方向をＹ軸、紙面に垂直な方向をＺ軸とする。スキャナ２００は、Ｘ線管２１１、検出器２１２、コリメータ２１３、駆動部２１４、中央制御部２１５、Ｘ線制御部２１６、高電圧発生部２１７、スキャナ制御部２１８、寝台制御部２１９、コリメータ制御部２２１、プリアンプ２２２、Ａ/Ｄコンバータ２２３、回転板２３０、寝台２４０等を有する。

Ｘ線管２１１は寝台２４０上に載置された被検者２１０にＸ線を照射するＸ線源である。Ｘ線制御部２１６から送信される制御信号に従って高電圧発生部２１７が発生する高電圧がＸ線管２１１に印加されることによりＸ線管２１１から被検者にＸ線が照射される。

コリメータ２１３はＸ線管２１１から照射されるＸ線の照射範囲を制限する装置である。Ｘ線の照射範囲は、コリメータ制御部２２１から送信される制御信号に従って設定される。

検出器２１２は被検者２１０を透過したＸ線を検出することにより透過Ｘ線の空間的な分布を計測する装置である。検出器２１２はＸ線管２１１と対向配置され、Ｘ線管２１１と対向する面内に多数の検出素子が二次元に配列される。検出器２１２で計測された信号はプリアンプ２２２で増幅された後、Ａ／Ｄコンバータ２２３でデジタル信号に変換される。その後、デジタル信号に対して様々な補正処理が行われ、投影データが取得される。

駆動部２１４はスキャナ制御部２１８から送信される制御信号に従って、Ｘ線管２１１と検出器２１２とを搭載する回転板２３０を回転させることによって、Ｘ線管２１１と検出器２１２とを被検者２１０の周囲で回転させる。Ｘ線管２１１と検出器２１２の回転とともに、Ｘ線の照射と検出がなされることにより、複数の投影角度からの投影データが取得される。投影角度毎のデータ収集単位はビューと呼ばれる。二次元に配列された検出器２１２の各検出素子の並びは、検出器２１２の回転方向がチャネル、チャネルに直交する方向が列と呼ばれる。投影データはビュー、チャネル、列によって識別される。なお被検者２１０の体軸と直交する面に対して回転板２３０を傾斜させた状態で投影データが取得される場合もある。

寝台制御部２１９は寝台２４０の動作を制御し、寝台２４０を静止させたままにしたり、Ｚ軸方向に等速移動させたりする。寝台２４０を静止させたままでＸ線の照射と検出がなされるスキャンはアキシャルスキャン、寝台２４０を移動させながらのスキャンはらせんスキャンとそれぞれ呼ばれる。

中央制御部２１５は、例えばＣＰＵ(Central Processing Unit)であり、以上述べたスキャナ２００の動作を、操作ユニット２５０からの指示に従って制御する。なお中央制御部２１５は操作ユニット２５０に設けられても良い。

次に操作ユニット２５０について説明する。操作ユニット２５０は、再構成処理部２５１、画像処理部２５２、記憶部２５４、表示部２５６、入力部２５８等を有する。操作ユニット２５０は撮影室の外に配置される。

再構成処理部２５１は、例えばＣＰＵやＧＰＵ（Graphics Processing Unit）であり、スキャナ２００で取得された投影データを逆投影することにより、断層画像を再構成する。画像処理部２５２は、例えばＣＰＵやＧＰＵであり、断層画像を診断に適した画像にするため、様々な画像処理を行う。記憶部２５４は、例えばＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）等であり、投影データや断層画像、画像処理後の画像を記憶する。表示部２５６は、例えば液晶ディスプレイやタッチパネルであり、断層画像や画像処理後の画像を表示する。入力部２５８は、例えばキーボードやポインティングデバイス、タッチパネルであり、投影データの取得条件（管電圧、管電流、スキャン速度等）や断層画像の再構成条件(再構成フィルタ、ＦＯＶサイズ等)を操作者が設定する際に用いられる。

カメラ１０１は、スキャナ２００が配置される撮影室内を撮影する装置であり、スキャナ２００または撮影室の天井に取り付けられる。特に撮影室内を動き回る術者を撮影することにより、カメラ１０１は撮影室内の術者の位置を取得する位置取得部として機能する。

図３Ａを用いて、防護装置１０２について説明する。防護装置１０２は、Ｘ線を遮蔽する防護板１０２ａと多節アーム１０２ｂを有する。防護板１０２ａは、例えば５０ｃｍ角程度の鉛アクリルガラス製の平板である。多節アーム１０２ｂは、複数の節で接続される棒材であり、防護板１０２ａとスキャナ２００との間に設けられる。多節アーム１０２ｂの複数の節を自在に屈曲させることで、防護板１０２ａの位置及び角度が任意に調整される。なお防護板１０２ａは、多節アーム１０２ｂと脱着可能であっても良く、術者が被検者に施す処置に適した形状及び大きさを有する防護板１０２ａに交換されても良い。また防護装置１０２は、防護板１０２ａと術者との距離を測定する距離センサ１０２ｃを有していても良い。さらに防護板１０２ａに操作部３００が設けられても良い。

図３Ｂを用いて、操作部３００の一例について説明する。操作部３００は、自動ボタン３０１、終了ボタン３０２、防護対象設定ボタン３０３、電源ボタン３０４を有する。自動ボタン３０１は防護装置１０２の自動制御を開始するときに押下されるボタンである。終了ボタン３０２は防護装置１０２の自動制御を終了するときに押下されるボタンである。防護対象設定ボタン３０３はＸ線から防護される対象者である防護対象者を設定するときに押下されるボタンである。電源ボタン３０４は防護装置１０２の電源をオン・オフするときに押下されるボタンである。

図４を用いて、実施例１の機能ブロック図について説明する。なお各機能ブロックは、専用のハードウェアで構成されても良いし、中央制御部２１５等のＣＰＵで動作するソフトウェアで構成されても良い。以降の説明では実施例１の各機能ブロックがソフトウェアで構成される場合について説明する。実施例１は機能ブロックとして、位置算出部４０１と防護板制御部４０２を備える。以下、各機能ブロックについて説明する。

位置算出部４０１は、カメラ１０１が撮影した画像に基づいて、撮影室内における術者の位置と防護板１０２ａの位置をそれぞれ空間座標として算出する。

防護板制御部４０２は、位置算出部４０１によって算出された術者と防護板１０２ａの位置に基づいて、多節アーム１０２ｂを制御し、防護板１０２ａをＸ線源と術者との間に移動させる。なお防護板制御部４０２は、距離センサ１０２ｃによって測定される防護板１０２ａと術者との距離に基づいて多節アーム１０２ｂを制御し、防護板１０２ａの位置を調整しても良い。例えば、防護板１０２ａと術者とが所定の距離に保たれるように、多節アーム１０２ｂが制御されてもよい。防護板１０２ａと術者とが所定の距離に保たれることにより、術者は被検者に処置を円滑に施すことができる。

図５を用いて、実施例１で実行される処理の流れの一例について説明する。

（Ｓ５０１）
防護装置１０２の電源がオンになると、カメラ１０１は撮影室内を撮影する。カメラ１０１によって撮影された画像は、例えば操作ユニット２５０の表示部２５６に表示される。なお防護装置１０２の電源は、例えば操作部３００の電源ボタン３０４が押下されることによりオンになる。また防護装置１０２の電源がオンになったときに、術者が操作しやすい位置、例えばスキャナ２００の前側である寝台２４０の側に防護板１０２ａが移動しても良い。なお防護装置１０２の電源がオフのとき、防護板１０２ａは術者の邪魔にならないように、スキャナ２００の近傍に収納される。

（Ｓ５０２）
Ｘ線から防護される対象者である防護対象者が操作者によって選択される。防護対象者が選択された後、例えば自動ボタン３０１が押下されると、防護装置１０２の自動制御が開始され、Ｓ５０３へ処理が進められる。

防護対象者は、図６Ａに例示される画面６００の防護対象設定部６０１において選択されても良い。画面６００は、例えば操作ユニット２５０の表示部２５６に表示される。防護対象設定部６０１には、カメラ１０１によって撮影された画像の中から顔認識によって抽出された人物が防護対象者の候補として表示される。抽出された候補の中から防護対象者、例えば被検者に処置を施す術者を操作者は選択する。なお画面６００は、詳細設定部６０２を有していても良い。

図６Ｂを用いて、詳細設定部６０２の一例について説明する。詳細設定部６０２は、電源ボタン６２１、自動ボタン６２２、距離設定部６２３、環境設定ボタン６２４、部位選択部６２５、終了ボタン６２６を有する。

電源ボタン６２１は防護装置１０２の電源をオン・オフするときに押下されるボタンである。自動ボタン６２２は防護装置１０２の自動制御を開始するときに押下されるボタンである。距離設定部６２３では防護板１０２ａと防護対象者との距離が数値として入力され設定される。環境設定ボタン６２４は図７に例示される環境設定画面７００を表示するときに押下される。部位選択部６２５ではＸ線から防護される部位が選択される。なお部位選択部６２５で選択される部位の候補は、図６Ｂに例示される頭部、胸部、腹部に限定されない。終了ボタン６２６は防護装置１０２の自動制御を終了するときに押下されるボタンである。

図７を用いて、環境設定画面７００の一例について説明する。環境設定画面７００は、待機時間設定部７０１、初期距離設定部７０２、部位設定部７０３、部位間距離設定部７０４を有する。

待機時間設定部７０１では、防護板１０２ａが自動的に収納されるまでの待機時間が設定される。すなわち、位置算出部４０１が術者の位置を算出できずに待機時間が経過すると防護板１０２ａが自動的にスキャナ２００の近傍に収納される。

初期距離設定部７０２では防護板１０２ａと防護対象者との距離の初期値が設定される。すなわち、距離設定部６２３に数値が入力されない場合、初期距離設定部７０２で設定された初期値が防護板１０２ａと防護対象者との距離に用いられる。

部位設定部７０３では防護対象となる部位の初期位置が設定される。すなわち、部位選択部６２５で部位が選択されない場合、部位設定部７０３で設定された部位が防護対象部位として選択される。

部位間距離設定部７０４では例えば頭部から胸部や腹部までの距離が設定される。カメラ１０１で撮影された画像では頭部に比べて胸部や腹部が抽出しにくい場合がある。そこで、画像から胸部や腹部を抽出する代わりに、画像から抽出された頭部と部位間距離設定部７０４で設定された距離とに基づいて、胸部や腹部の位置が算出される。

図５の説明に戻る。

（Ｓ５０３）
中央制御部２１５は、防護対象者の設定変更の有無を判定する。設定変更がある場合はＳ５０１へ処理が戻され、無い場合はＳ５０４へ処理が進められる。設定変更の有無は、例えば防護対象設定ボタン３０３が押下されたか否かに基づいて判定される。

（Ｓ５０４）
中央制御部２１５は、防護装置１０２の自動制御を終了させるか否かを判定する。自動制御を終了させる場合はＳ５１０へ処理が進められ、終了させない場合はＳ５０５へ処理が進められる。自動制御を終了させるか否かは、例えば終了ボタン３０２が押下されたか否かに基づいて判定される。また防護板１０２ａが術者に接触する等によって衝撃を検知した場合も自動制御を終了させても良い。

（Ｓ５０５）
カメラ１０１が撮影室内を撮影し、位置算出部４０１はカメラ１０１が撮影した画像に基づいて術者の位置と防護板１０２ａの位置を算出する。

（Ｓ５０６）
防護板制御部４０２は、防護板１０２ａの位置が適切であるか否かを判定する。防護板１０２ａの位置が適切である場合はＳ５０３へ処理が戻され、適切でない場合はＳ５０７へ処理が進められる。防護板１０２ａの位置が適切であるか否かは、防護板１０２ａがＸ線源と防護対象者との間に位置するか否かに基づいて判定される。すなわち防護板１０２ａがＸ線源と防護対象者との間に位置すれば、防護板１０２ａの位置が適切であると判定される。なお部位選択部６２５において、Ｘ線から防護される部位が選択されている場合、防護板１０２ａが防護対象者の当該部位とＸ線源との間に位置するか否かが判定される。

また防護装置１０２が距離センサ１０２ｃを有する場合、防護板１０２ａの位置が適切であるか否かの判定に、距離設定部６２３において設定される距離と距離センサ１０２ｃによって測定される距離との差異がさらに用いられる。すなわち、防護板１０２ａがＸ線源と防護対象者との間に位置する場合であっても、距離の設定値と測定値との差異が予め定められた閾値よりも大きければ、防護板１０２ａの位置は適切でないと判定される。

（Ｓ５０７）
防護板制御部４０２は、多節アーム１０２ｂを制御し、防護板１０２ａをＸ線源と防護対象者との間に移動させる。なお防護装置１０２が距離センサ１０２ｃを有する場合、防護板１０２ａと防護対象者とが所定の距離に保たれるように多節アーム１０２ｂが制御される。また防護板１０２ａがスキャナ２００に接触しないように、スキャナ２００の位置を防護板１０２ａの移動禁止領域として予め登録しておいても良い。

（Ｓ５０８）
防護板制御部４０２は、防護板１０２ａの位置が術者によって手動調整されたか否かを判定する。手動調整された場合はＳ５０９へ処理が進められ、手動調整されてない場合はＳ５０３へ処理が戻される。防護板１０２ａが手動調整されたか否かは、例えば多節アーム１０２ｂに外力が作用したか否かに基づいて判定される。なおＳ５０８とＳ５０９は必須の処理ではなく、Ｓ５０７が実行されたのちＳ５０３へ処理が戻されても良い。

（Ｓ５０９）
防護板制御部４０２は、手動調整された防護板１０２ａの位置に基づいて補正値を算出する。算出された補正値は、Ｓ５０６やＳ５０７において使用される。すなわち術者によって手動調整された防護板１０２ａと術者との相対的な位置関係が、以降の処理において保持される。術者は処置を施しやすい位置に防護板１０２ａを手動調整するので、以降の処理において相対的な位置関係が保持されることにより、術者は被検者に処置を円滑に施すことができる。なお補正値には、術者とＸ線源を結ぶ線と防護板１０２ａとがなす角度が含まれても良い。

（Ｓ５１０）
防護板制御部４０２は、多節アーム１０２ｂを制御し、防護板１０２ａをスキャナ２００の近傍に収納する。

以上説明した処理の流れにより、カメラ１０１が撮影した画像に基づいて、Ｘ線源と術者との間に防護板１０２ａが位置するように制御されるので、撮影室内で動き回る術者をＸ線から防護することが可能になる。また術者と防護板１０２ａとが所定の距離に保たれることにより、術者は被検者に処置を円滑に施すことができる。なおＸ線ＣＴ装置１００は複数の防護装置を備えても良い。

図８を用いて、複数の防護装置を備えるＸ線ＣＴ装置１００について説明する。図８に例示されるＸ線ＣＴ装置１００には、防護装置１０２とは別の防護装置８０２が備えられる。防護装置８０２は、防護装置１０２と同様に、Ｘ線を遮蔽する防護板８０２ａと多節アーム８０２ｂを有する。なお多節アーム１０２ｂが防護板１０２ａとスキャナ２００との間に設けられるのに対し、多節アーム８０２ｂは防護板８０２ａと撮影室の天井８００との間に設けられる。なおスキャナ２００にはスキャナモニタ８０１が設けられる。スキャナモニタ８０１には画面６００が表示されても良い。

図８に例示されるＸ線ＣＴ装置１００では、Ｓ５０２において防護装置１０２と防護装置８０２のそれぞれに対して防護対象者が選択される。またＳ５０２において選択された各防護対象者とＸ線源との間に防護板１０２ａや防護板８０２ａが位置するように制御されるので、複数の防護対象者をＸ線から防護することができる。

以上、本発明のＸ線撮影装置の実施例について説明した。なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施例に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせても良い。さらに、上記実施例に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除しても良い。

１００：Ｘ線ＣＴ装置、１０１：カメラ、１０２：防護装置、１０２ａ：防護板、１０２ｂ：多節アーム、１０２ｃ：距離センサ、２００：スキャナ、２１０：被検者、２１１：Ｘ線管、２１２：検出器、２１３：コリメータ、２１４：駆動部、２１５：中央制御部、２１６：Ｘ線制御部、２１７：高電圧発生部、２１８：スキャナ制御部、２１９：寝台制御部、２２１：コリメータ制御部、２２２：プリアンプ、２２３：Ａ／Ｄコンバータ、２３０：回転板、２４０：寝台、２５０：操作ユニット、２５１：再構成処理部、２５２：画像処理部、２５４：記憶部、２５６：表示部、２５８：入力部、３００：操作部、３０１：自動ボタン、３０２：終了ボタン、３０３：防護対象設定ボタン、３０４：電源ボタン、４０１：位置算出部、４０２：防護板制御部、６００：画面、６０１：防護対象設定部、６０２：詳細設定部、６２１：電源ボタン、６２２：自動ボタン、６２３：距離設定部、６２４：環境設定ボタン、６２５：部位選択部、６２６：終了ボタン、７００：環境設定画面、７０１：待機時間設定部、７０２：初期距離設定部、７０３：部位設定部、７０４：部位間距離設定部、８００：天井、８０１：スキャナモニタ、８０２：防護装置、８０２ａ：防護板、８０２ｂ：多節アーム

Claims (5)

1. 被検者にＸ線を照射するＸ線源と、前記被検者の投影データを取得する検出部と、前記投影データを用いて前記被検者のＸ線画像を生成する画像生成部とを備えるＸ線撮影装置であって、
   撮影室内の術者の位置を算出する位置算出部と、
   前記術者の位置に基づいて、前記Ｘ線源と前記術者との間にＸ線を遮蔽する防護板を移動させる制御部をさらに備えることを特徴とするＸ線撮影装置。
2. 請求項１に記載のＸ線撮影装置であって、
   前記術者と前記防護板との距離を測定する距離センサをさらに備え、
   前記制御部は、前記距離センサによって測定される距離に基づいて、前記術者との距離が予め定められた範囲内になるように前記防護板の位置を制御することを特徴とするＸ線撮影装置。
3. 請求項１に記載のＸ線撮影装置であって、
   前記制御部は、前記防護板が手動で移動させられたときの位置に基づいて補正値を算出し、前記補正値を用いて前記防護板の位置を制御することを特徴とするＸ線撮影装置。
4. 請求項１に記載のＸ線撮影装置であって、
   前記制御部は、予め指定された部位である防護部位をＸ線から防護するように前記防護板の位置を制御することを特徴とするＸ線撮影装置。
5. 請求項４に記載のＸ線撮影装置であって、
   前記制御部は、前記防護部位の位置を頭部からの距離によって求めることを特徴とするＸ線撮影装置。

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